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不純物をドープした半導体ナノ結晶の作製と光学的特性の解明に関する研究

Research Project

Project/Area Number 09750019
Research Category

Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Applied materials science/Crystal engineering
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

藤井 稔  神戸大学, 工学部, 助手 (00273798)

Project Period (FY) 1998
Project Status Completed (Fiscal Year 1998)
Budget Amount *help
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 1998: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 1997: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
KeywordsSi / Ge / ナノ結晶 / 不純物 / P / B / SiO_2 / 発光 / シリコン / ラマン散乱 / フォノ干渉 / フォトルミネッセンス
Research Abstract

本研究では、Si、GeのIV族半導体ナノ結晶への不純物ドーピング技術の確立及びその評価技術の確立を目的としています。また、ナノ結晶中の不純物のドーピングに由来する物性変化を明らかにすることを目的としています。前年度は、不純物としてBをドープしたSiナノ結晶の発光を詳細に調べ、BをドーピングするとAuger過程による非発光再結合の割合が増加し、発光効率が低下することを示しました。本年度は主に、Siナノ結晶中にn型の不純物であるPをドーピングすることを試みました。その結果、Pをドーピングすると、Siナノ結晶のバンド端発光の効率が改善されることが明らかになりました。発光スペクトルの温度依存性を詳細に調べた結果、Pをドーピングすることにより、Siナノ結晶表面(Siナノ結晶とSiO_2マトリックスの界面)のダングリングバンドに起因する発光の強度が非常に弱くなることから、ダングリングボンドが減少していることが明らかになりました。さらに、発光減衰特性の測定から、ダングリングボンドの減少がバンド端発光効率の改善の原因であることを明らかにしました。過去に発表されているSiナノ結晶の発光効率を改善する方法は、ほとんどがSiナノ結晶表面を水素で終端するものであり、Pドーピングによる発光効率の改善の報告例はありません。以上の結果は、Siナノ結晶の発光効率を改善するための全く新しい方法を提供するものであり、非常に重要な成果であると考えています。

Report

(2 results)
  • 1998 Annual Research Report
  • 1997 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All Other

All Publications (9 results)

  • [Publications] M.Fujii: "Photoluminescence from B-doped Si Nanocrystals" Journal of Applied Physics. 83. 7953-7957 (1998)

    • Related Report
      1998 Annual Research Report
  • [Publications] S.Takeoka: "Size-dependent Near-infrared Photoluminescence from Ge Nanocrystals Embedded in SiO_2 Matrices" Physical Review B. 58. 7921-7925 (1998)

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      1998 Annual Research Report
  • [Publications] M.Fujii: "Photoluminescence from SiO_2 Films Containing Si Nanocrystals and Er:Effects of Nanocrystalline Size on the Photoluminescence Efficiency of Er^<3+>" Journal of Applied Physics. 84. 4525-4531 (1998)

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  • [Publications] M.Fujii: "Excitation of Intra-4f Shell Luminescence of Yb^<3+> by the Energy Transfer from Si Nanocrystals" Applied Physics Letter. 73. 3108-3110 (1998)

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      1998 Annual Research Report
  • [Publications] M.Fujii: "Photoluminescence from Pure and Inpurity Doped Si Nanocrystals Enbedded in SiO_2 Thin Films" Recent Research Development in Applied Physics. 1. 193-218 (1998)

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      1998 Annual Research Report
  • [Publications] M.Fujii: "Excitation of Intra-4f shell Luminescence of Rare Earth Ions(Er^<3+> and Yb^<3+>)by the Energy Transfer from Si Nanocrystals" Journal of Nanoparticle Research. (印刷中).

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  • [Publications] A.Mimura: "Quenchiny of Photoluminescence from Si Nanocrystals Caused by Boron Doping" Solid State Communication. (印刷中).

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      1998 Annual Research Report
  • [Publications] S.Takeoka: "Decay Dynamics of Near-infrared Photoluminescence from Ge Nanocrystals" Applied Physics Letter. (印刷中).

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      1998 Annual Research Report
  • [Publications] Minoru Fujii: "1.54μm photoluminescence of Er^<3+> doped into Sio_2 films containing Si nanocrystals : Evidence for energy transfer from Si nanocrystals to Er^<3+>" Appl.Phys.Lett.71・9. 1198-1200 (1997)

    • Related Report
      1997 Annual Research Report

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Published: 1997-04-01   Modified: 2016-04-21  

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